Modification of Cathode Materials for Lithium-Ion Accumulators

Tato dizertační práce je věnována studiu vlastností katodových materiálů pro lithno-iontové akumulátory. V teoretické části práce je uveden přehled katodových materiálů a stručný úvod do rozsáhlé problematiky lithono-iontových akumulátorů. V rámci práce byl stanoven jako cíl studium vlastností katodového materiálu LiCoO2 a jejich úprava pomocí dopování dalšími prvky. Tato práce byla následně rozšířena o studium nové generace vysokonapěťových katodových materiálu. U těchto materiálů byla studována syntéza jejich fyzikální a elektrochemické vlastnosti a vliv použitých elektrolytů na jejich elektrochemickou stabilitu. Dále se práce zaměřuje na vliv dopování těchto materiálů a vliv další části baterie tedy použitého separátoru na celkové elektrochemické vlastnosti těchto typů katodových materiálů. Výsledky dosažené během práce ukázali, že dopování katodového materiálu LiCoO2 draslíkem a sodíkem vede k úpravě některých elektrochemických vlastností jako je stabilita při cyklování případně stabilita při vyšší zátěži a také k zlepšení stability katodového materiálu během jeho stárnutí. U vysokonapěťových materiálů se podařilo syntetizovat katodový materiál LiNi0,5Mn1,5O4 ve srovnatelné i lepší kvalitně v porovnání se zahraničními pracovišti v obou jeho možných formách. Proces syntézy byl také sledován in-situ pomocí SEM mikroskopu, díky čemuž byla provedena jedinečná studie změn, které během syntézy tohoto materiálu probíhají. Byly také stanoveny nejvhodnější elektrolyty z pohledu stability při vysokém napětí, pro tento materiál, což je důležité pro jeho budoucí praktické použití. Dopováním tohoto materiálu pomocí chromu se povedlo zvýšit stabilitu a kapacitu jak při cyklování za normálních podmínek tak při cyklování při vyšší teplotě i při vyšší proudové zátěži. Byl také prokázán značný vliv použitých separátorů na celkové elektrochemické vlastnosti vysokonapěťových katodových materiálů, což by mohlo být velkým přínosem pro jejich praktické nasazení v budoucnu.This doctoral thesis deals with properties of cathode materials for Lithium-Ion accumulators. The theoretical part consists of an overview of the cathode materials and a brief introduction into the very wide area of Lithium-Ion accumulators. The goal of this work was to study the LiCoO2 cathode material and to prepare some modifications of it by doping with other elements. This work was then extended with the study of the new generation of high-voltage cathode materials. The aim of this part was to study their synthesis, their physical and electrochemical properties and the influence of used electrolytes on their electrochemical stability. The work then focuses on the influence of doping these materials and the influence of another part of the battery – the separator – on the overall properties of these types of cathode materials. The results show that doping the LiCoO2 cathode material with sodium and potassium lead to an enhancement of some electrochemical properties as stability during cycling or stability at higher loads and also the long-term stability during aging is better. The LiNi0,5Mn1,5O4 high voltage material was synthetized in both its forms in comparable or even better quality compared with the results from foreign laboratories. The synthesis process was watched in-situ by SEM, thanks to which a unique study of the ongoing changes during synthesis was done. Also the best suitable electrolytes for this material were identified from the viewpoint of stability at high voltages, which is important for the future practical use. Doping of the material with chromium resulted in better stability and capacity both during cycling at standard conditions and at higher temperature and load. A significant impact of the separators on the overall electrochemical properties of the cathode materials was proved, which could be a big benefit for their future usage.

Low temperature Fuel Cells

Bakalářská práce je zaměřena na nízkoteplotní palivové články a jejich použití v automobilech a mobilních aplikacích. V teoretické částí projektu je popsán rozvoj palivových článků v posledních letech i historicky, dále byly popsány jejich funkce a jednotlivé druhy palivových článků se zaměřením na nízkoteplotní články. V praktické části jsem vytvářeli různé druhy uhlíkových směsí. Byly prováděny měření směsí na rotační diskové elektrodě a v experimentálním palivovém článku. V závěru práce jsou experimentálně vyhodnoceny různé typy uhlíkových materiálů s různým obsahem deponované platiny. Výsledky jsou pomocí elektroanalytických metod vyhodnoceny, pomocí tohoto zhodnocení bylo optimalizované složení materiálu, použitelných jako elektrodová hmota v palivovém článku.The Bachelor’s thesis is aimed at the low-temperature fuel cells and their usage in cars and mobile applications. In the theory part of this project is described the evolution of the fuel cells in last years and historically as well. Further there are described their functions and particular kinds of the fuel cells with aim at low-temperature cells. In the practical part of this thesis we were making different kinds of carbon mixtures. We have been doing measurements of mixtures on rotate disk electrode and in the experimental fuel cell. At the end of the work are experimentally evaluated different types of carbon materials with different contents of platinum depositing. The results are evaluated using electro analytical methods, using this evaluation to optimize the composition of the material used as electrode material in fuel cells.

Optimalisation of coposite materials for civil engineering

Tato práce se zaměřuje na optimalizaci kompozitních materiálů na bázi uhlíku. V teoretické částí projektu je seznámení s kompozitními materiály a materiály používanými k jejich výrobě. Dále se zabývá jejich vlastnostmi a možnými oblastmi použití. V závěru teoretické části práce je shrnutí možného použití těchto kompozitních materiálů. Praktická část práce porovnává vlastnosti jednotlivých tipů vytvořených kompozitú z hlediska vodivosti a rychlosti jejich koroze.This work is focused on optimalisation of coposite materials for civil engineering. In the theoretical part of the project is introduction of the composite materials and materials which are used for their production. There are also concerned their properties and possible application areas. In conclusion of theoretical part this project is a summary of the possible use of composite materials. The practical part compares the characteristics of the different types of composites made in terms of conductivity and the rate of corrosion.

Proposal for the Creation of an Investment Portfolio of a Fund of Qualified Investors

Předmětem bakalářské práce je zpracování návrhu investičního portfolia fondu kvalifikovaných investorů zaměřeného na společnosti těžící zlato. Za tímto účelem je v práci vytvořen modelový fond a proveden výběr společností podle jeho statutu. Podniky jsou následně analyzovány, verifikovány a na závěr komparovány pro stanovení výsledného poměru jednotlivých společností ve fondu. V závěru práce je sestaven návrh pro managment fondu s doporučeným složením jeho portfolia.The subject of the bachelor's thesis is the elaboration of a proposal for an investment portfolio of a fund of qualified investors focused on gold mining companies. For this purpose, a model fund is created and it is made a selection of companies according to its statute. After that the companies are analyzed, verified and finally compared to determine the final ratio of individual companies in the fund. At the end of the work, a proposal for the management of the fund with the recommended composition of its portfolio is compiled.

Design of sheet bender

Tato bakalářská práce se zabývá konstrukčním návrhem ohýbačky na plech, určené do domácích dílen, či běžných řemeslnických provozů. V první části práce se nachází zpracovaný přehled obdobných strojů, které jsou aktuálně dostupné na trhu. V druhé části práce byla nejdříve zvolena optimální konstrukční varianta, která vzešla ze tří koncepčních návrhů. Každý návrh byl ohodnocen a na základě multikriteriální analýzy byl zvolen ten nejvhodnější. Výsledné řešení bylo zpracováno do 3D modelu, který je doplněn technickými výpočty a výkresovou dokumentací vybraných uzlů. Následně bylo provedeno ekonomické zhodnocení výsledného řešení, včetně srovnání s vybranými modely z rešeršní části práce.This bachelor’s thesis deals with the design of a sheet metal bending machine, which is intended for home workshops, or common craft operations. The first part of the thesis contains a overview of similar machines, that are currently available in the shops. In the second part of the thesis was selected the most optimal design, which arose from the three conceptual designs. Each design was rated and on the basis of a multi-criteria analysis were selected the best one. Final design were processed to the 3D model, which have a technical calculations and technical drawings too. After this were made a economic calculations of a final design, including a comparison with a selected models from the research part of this thesis.

Optimalizace přípravy LiCoO2 metodou depozice z pevné fáze

Tato práce se zabývá zlepšováním postupu výroby katodového materiálu na bázi LiCoO2 pro lithno-iontové akumulátory, pomocí metody depozice z pevné fáze. Článek navazuje na problematiku prezentovanou na konferenci NZEE 20012. Hlavním cílem je dosažení kapacity, která by se co nejvíce blížila teoretické hodnotě 155 mAh/g u tohoto typu materiálu, další požadavek je docílení co nejmenších ztrát kapacity při opakovaných nabíjecích a vybíjecích cyklech. Po dosažení co nejlepších výsledků se dále otevírá možnost dopovat tento materiál dalšími prvky, s cílem vylepšit jak kapacitu, tak především cyklovatelnost, k jejímuž zhoršování má tento materiál díky své struktuře přirozené tendence.This work deals with the improvement of the production based cathode material LiCoO2 pro for lithium-ion batteries, using the method of deposition of the solid phase. The main objective is to achieve a capacity that would be as close as possible theoretical value 155 mAh/g for this type of material, additional requirement is to achieve the smallest capacity loss during repeated charge and discharge cycles. After achieving the best possible results also opens up the possibility of doping the material other elements. In order to improve both capacity and especially cycling, for whose deterioration of this material due to its structure natural tendencies